沥青路面抗车辙性能强化技术分析

戚振中

摘 要：车辙是沥青路面最为常见的病害，车辙的产生削弱了路面结构的整体强度，影响到了车辆的行驶舒适度，更有甚至会威胁行车安全。为此本文针对沥青路面的抗车辙性能展开研究，首先分析了车辙形成的过程和机理，阐述了车辙的影响因素，最后还有针对性的提出了相应的强化措施。

关键词：沥青路面;抗车辙性能;机理;强化技术

中图分类号：U414 文献标识码：A

0 引言

对于压实度较小的沥青路面，在刚刚进行交通开放时，压密变形会占据主导的地位，形成较多的压密车辙。而对于这种车辙，如果能够在施工的过程对压实度进行严格的控制，就能够有效的减小甚至防止压密车辙的产生[1]。但是当基本上完成了压密变形之后，在车辆荷载的作用之下，一旦路面结构内所产生的剪应力超过了材料的抗剪强度，就会出现剪切流动变形。变形经过长期的累积，就会形成了永久变形。对于车辙形成的整个过程中，其中剪切变形占据了主要的地位。

1 车辙形成过程及机理

1.1 车辙形成过程

沥青混凝土路面车辙的形成大体上可以划分为三个阶段，分别为沥青的压密过程、混合料的流动过程以及矿质骨料的重排和骨架破坏过程。首先在第一个阶段，由于沥青混合料是由矿料、沥青等组成的松散混合物。经过一系列的碾压，混合料会被压密，但是在汽车荷载的作用之下，压密过程还会进一步的发展，在轮胎的作用下还会形成不可恢复的变形[2]。当压密所导致的永久变形完成时，在高温的作用下，沥青混合料半固体状态，此时在轮胎荷载的作用之下，沥青以及沥青胶浆就会呈现出流动状态，而沥青混合料也就会由于流动所导致的变形逐步的累积从而形成了车辙。在高温的作用下，沥青以及沥青胶浆会首先进行流动，其中骨料所组成的骨架就会承担了主要的荷载，同时由于沥青的润滑作用，使得硬度较大的颗粒就会向矿料间的接触面所滑动，而沥青和沥青胶浆就会流向富集区，从而流向混合料自由面。

1.2 车辙形成机理

之所以有车辙形成，其中材料原因是主要的原因。沥青混合料是由石质骨料与沥青胶体所组成，是一种复合材料，也是一种较为典型的粘弹塑性体。在外荷载的综合作用下，沥青混合料的应力以及应变就会呈现出一种较为复杂的状态。而且在低温以及瞬时荷载的作用之下，沥青混合料又会以弹性变形作为主导地位。在高温的作用下，通常会变现出粘性流动。对于沥青混合料的变形通常具有较为特殊的特点，主要表现为应力应变曲线不可逆性，而且并没有显著的屈服点，而且该混合料具有较为明显的蠕变以及应力松弛特性。沥青混合料的变形特性能够通过蠕变试验得到形象的描绘。材料所产生的瞬间弹性其中一部分能够恢复，而剩余的一部分无论经过多久的时间，其剩余的塑性应变以及粘塑性应变均不能够恢复，而这部分永久性的变形经过反复的积累，在宏观方面就變现为了沥青路面的车辙[3]。

2 车辙影响因素

对沥青路面形成车辙的影响因素，经过归纳总结主要表现在三个大方面，其一为内因，具体体现在材料自身的性质;外因主要体现在气候和交通条件两个方面;而其他因素则主要指的是路面的结构组成以及施工质量对车辙所造成的影响。而在内因、外因以及其他因素共同综合作用，几种作用相互叠加作用就会对沥青路面车辙产生影响。

2.1 内因影响

（1）沥青性质的影响。针入度、粘度、软化点、蜡含量是影响沥青混合料高温稳定性的重要指标。针入度反应了沥青粘度随温度的变化幅度。沥青的针入度越大，对于结合料的粘结能力也就会越小，沥青的抗车辙性能也就会变现的越差。软化点主要表现为两个方面，其一是实测软化点，其二为当量软化点，相对而言当量软化点能够充分的反映出结合料的高温抗车辙性能[4]。软化点越高，沥青的等温粘度也就越高，混合料的高温稳定性也就越好。在温度和加载速率相等的情况下，沥青的粘度越大，其与石料的粘附性能也就越好，其产生的抗剪切变形能力也就会越强，从而会使得沥青混合料的抗车辙性能就会越高。沥青中的含蜡梁式影响沥青性能的一项重要指标，当含蜡量越高，蜡的熔融会引起沥青粘度的明显降低而使混合料失稳。在目前，为了进一步的改善沥青混合料的路用性能，通常会在沥青中添加一定量的聚合物或者橡胶粉，通过改善沥青的结构力学性能，从而来提高沥青混合料的抗变形能力。（2）沥青用量的影响。混合料的配合比也是影响沥青混合料的重要因素。其中一方面包括了沥青自身的含量，另一方面还包括了矿粉的用量以及粉胶比。当矿粉处于合适的含量时，一旦沥青的用量减少就会使得集料表面的沥青膜变薄，沥青混合料整体会呈现出干枯的状态，从而缺乏足够的粘结力，使其强度较低、稳定性较差。但是一旦沥青的用量过大就会沥青膜的厚度增加，润滑能力会随之增强，同时也会更加容易滑动移位，最终会导致其高温稳定性降低。当确定了沥青的用量，矿粉就会对沥青膜的厚度产生影响，从而会影响矿料之间的粘结力，矿料之间也会产生滑动变形。因此对于沥青混合料的配合比需要通过试验而进行精确的确定。（3）集料性质的影响。集料对沥青混合料的影响主要体现在嵌挤作用，而该作用又主要由集料的级配以及表面特征所决定，通常选用坚硬的或者棱角较多的集料更有利于提高混合料的高温稳定性。采用粒径大、接近立方体的坚硬碎石能够提高沥青的抗车辙性能。矿粉的比表面积较大，选用石灰岩轧磨的矿粉配制的沥青混合料其耐热性较好。此外碱性石料与沥青的粘附性较好，可以提高沥青混合料的抗变形能力。（4）级配类型的影响。矿料级配能够影响矿料颗粒之间的嵌挤力以及密实度，从而在很大程度上来影响路面的抗剪强度。相关的研究显示，沥青混合料的高温抗车辙性能由一大部分因素来源于级配嵌挤作用，仅有少部分是沥青结合料发挥作用。（5）空隙率的影响。空隙率需要选取合适的值，空隙率过大或者过小对加剧车辙的形成。空隙率过大，在车轮的反复碾压之下，会使得空隙率有所减小，从而形成压密型车辙;当空隙率过小，沥青在受到高温作用之后，就会发生膨胀，但此时并没有膨胀的余地，从而会导致沥青的混合料被沥青所挤开，嵌挤力降低，与此同时由于温度的升高，沥青的粘度也会随之降低、润滑作用增强，抗变形能力也就会随之降低。

2.2 外因的影响

（1）交通条件的影响。交通条件主要体现在荷载、车辆的行车速度、车流渠化等几个方面。较大的车流量以及超载车辆都会显著的加剧车辙的形成。（2）环境温度的影响。环境的影响主要指的是温度、日照、风、雨等几个方面。其中归纳总结起来，其主要的原因可以划分为温度和湿度两个方面。

2.3 其他因素的影响

其他因素主要指的就是在施工過程中对质量的控制，一方面是对材料质量的把控，另一方面则是对施工作业质量的把控。施工的压实温度、压实度、每层沥青之间的洁净度、粘结效果都会对路面抗撤职的能力产生影响。对于同一条高速公路在不同的标段，其车辙状况往往也就会呈现出较为明显的差异，而其主要就是由于施工的质量所引起的，其中最为主要的还是对空隙率的控制，也就是对压实度的控制。

3 车辙防治对策

车辙的产生不仅会影响车辆行驶的舒适度，更甚至会对安全留下隐患，同时还会缩短道路的寿命，因此为了能够更好的防治车辙的产生，提高道路的使用寿命，需要结合车辙的影响因素，分别从设计、施工、运营几个阶段来提出相应的防治措施。

3.1 路面结构设计及材料设计

在设计阶段主要是通过对路面结构以及材料配比进行优化而实现对车辙的防治的。其中一方面需要改进模量设计参数，在传统中我国对混合料的模量常采用参数通常采用的就是抗压回弹模量，改模量并不能够完全的反映出车轮的实际受力状况;因此在设计的过程中需要逐渐向动态试验模量转变，用动态试验模量来逐渐替代静态模量。另一方面需要来增加放映抗车辙性能设计的指标，除了现行常用的回弹弯沉值、层底拉应力等指标之外，还应当参考国外的设计规范，增加反应路面车辙的设计指标，尽可能的减少车辙病害。修正车辙试验条件，根据实际的情况，在长陡坡、温度高、荷载大路段使用更高温度、更大荷载的试验条件作为参考值。此外还应当选择高温抗变形能力强的沥青材料与级配。

3.2 施工质量及管理

在施工的过程中首先需要确保试验数据的真实有效，对于特殊的路基处需要严格进行监控。混合料的目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证需要找到材料类型、性能、经济各方面的一个平衡点。在施工拌和、摊铺、压实过程中需要严格的控制温度。此外还需要控制好压实度、均匀度、平整度等，协调好平整度与压实度之间的关系，力求达到最好的抗车辙性能。最后也是最为重要的一点就是要制定完善的路面施工质量管理系统，从而保证施工的科学性。

3.3 道路运营期管理

经过以上的分析可知，温度和荷载是影响沥青抗车辙性能的两大重要因素，所以在运营的过程中需要严格的控制车辆的超载问题，需要结合交通、公安、汽车、运输等多个部门，通过技术和政策两个方面进行结合，从而达到控制的目的。此外还可以根据气象部门的高温预警，对于高温时段，定时对路面进行洒水降温处理，降低路面的温度，延缓车辙的形成。另外还可以在高温天气采取管制措施，尤其是对于重载货车的控制。

4 结语

综上，文章对沥青路面车辙的形成机理以及形成的过程展开了详细的阐述，此外还从内因、外因以及其他因素等几个方面分析了影响沥青混合料的抗车辙性能影响因素。最后文章针对在设计、施工以及运营这几个阶段，提出了每个阶段的控制措施。

参考文献：

[1]路进.公路沥青路面病害与养护处理分析[J].智能城市，2021（9）：93-94.

[2]张敏.沥青路面车辙损坏成因及防治对策研究[D].华南理工大学，2012.

[3]王军.抗车辙沥青混合料在道路养护工程的应用[J].黑龙江交通科技，2021（4）：25-26.

[4]曹明明，陈金蓉，张洲洋，等.高速公路沥青路面技术状况评价指标分析[J].公路与汽运，2021（2）：155-160.